分散式变电站综合自动化系统在农网中的应用

分散式变电站综合自动化系统在农网中的应用

文中通过分散式变电站综合自动化系统的特点，根据农网改造的总体要求，以FBZ系统为例，简要介绍了系统的组成、功能及其在农网中的应用情况，并对系统的发展进行了展望。

[关键词] 分散式 变电站 综合自动化 农网

一、引言
　　分散式变电站综合自动化系统具有自动化程度高、运行可靠、占地少、投资省、设计、运行、维护简单等突出优点，因此它近年来一直是农网改造中新建变电站的首选系统。我局自98年“两改”工作开展以来，新建变电所两座，全部采用分散式变电站综合自动化系统。现以FBZ分散式变电站综合自动化系统为例，介绍一下该系统在农网中的应用。

二、系统特点
　　FBZ分散式变电站综合自动化系统以线路为单元，采用分散式设计，辅助以功能单元设计; 35kV以下设备按线路将保护和远动功能组合设计，减少硬件冗余，提高设备的可靠性; 35kV以上的设备，按功能将遥测、遥信、遥控、遥脉（遥测脉冲电能表脉冲数） 组合设计; 既可分散布置，又可集中组屏。中央管理单元采用双机热备用设计，可自动切换值班、备用方式，包括切换各通信口与上级调度、与各种微机保护及其他设备通讯。系统通信采用高抗干扰的工业现场总线，直接和各功能单元节点相连接，并配有485网作为CAN网备用网，通常同时运行，增强网络的可靠性。
　　该系统集当地监控、线路测量及线路保护和各种微机保护于一体，实现变电站实时数据采集，电气设备运行监视防误闭锁，控制操作，电压自动调节，小电流接地选线，远动通讯，保护设备状态监视，检查与修改保护定值等功能。 　　完全取代传统的变电站二次系统，省去各种表盘及中央控制屏，实现变电站综合自动化系统或者无人值守变电站。

三、系统组成
　　我局35kV进化变电站FBZ综合自动化系统由FBZ-G301系统管理单元、后台机监控系统、FBZ-B306A变压器后备保护测控装置、FBZ-B301线路保护测控装置、FBZ-B302电容器保护测控装置及电能计量屏六部分组成。B301、B302、B306装置通过CAN总线与系统管理单元G301互连，由它们对线路和变压器等设备进行监控和管理。后台机监控系统，采用惠普D9819A#AB2型微型计算机，配置PIIICPU，64M内存，10G硬盘，外接音箱和打印机，系统的软件环境为: DOS6.2、WINDOWS NT 4.0中文版、Visual C++5.0。后台机监控系统运行情况，故障时发出语音报警信息，并可定期或不定期打印各种报表。后台机通过内置网卡与FBZ-G301系统管理单元相连接，接口标准为RS-232C，接线方式采用三线制（RXD、TXD、GND），全双工工作方式。系统框图如图1所示。

1、FBZ-G301系统管理单元
　　FBZ-G301系统管理单元是主站/当地监控与FBZ各功能单元及其它微机保护装置之间交换信息的枢纽。液晶显示屏可显示所有信息的内容，并能监视各个通道的通讯内容。共有多达8个通讯口可满足各种接口的信息交换，其中2个主站通道（标准RS232接口/MODEM复用），2个当地通道（标准RS232接口），4个微机保护装置、直流屏或智能电度表接口通道（标准RS232接口/422接口/485复用）。考虑到常规远距离通讯，两个主站通道内含调制解调器进行载波通讯。管理单元具备双机备用切换功能。网络通讯采用高抗干扰的CAN网、485网，二网互为备用。G301管理单元由CPU板、通讯接口板及输入输出板组成，如图2所示，CPU板外接面板液晶显示。
2、FBZ-B306A变压器后备保护测控单元
　　特点
　　FBZ-B306A变压器后备保护测控单元是一种集保护、测量、监控等功能为一体，性能价格比和可靠性均较为理想的变电站自动化装置。它采用多CPU结构，信息共享率高，具有较强的运算、处理能力。FBZ-B306A独立的信号采集处理电路笔操作回路，可取代间隔内全部常规的二次设备，大大减少了硬件冗余，简化了装置接线，提高了装置可靠性。通讯总线采用双高抗干扰的工业现场总线CAN总线，从而保证了高速、可靠的通讯能力。
　　监控原理
　　FBZ-B306A变压器后备保护测控单元可完成单台变压器单侧间隔的全部监控功能，如遥测、遥信、遥控、遥脉等。
　（1）遥测
　　FBZ-B306A遥测算法适用于三表法接线。电压和电流信号在周期T内间隔采样，采样值由CPU进行分析、计算，得到各相电压（U）、电流（I）、有功功率（P）、无功功率（Q）、频率（F）、功率因数（cosΦ）、有功电度（Wp）、无功电度（Wq）等。
　（2） 遥信和遥脉
　　遥信和遥脉均为开关量信号的形式输入，经过光耦合隔离和滤波到CPU，大大提高了装置的安全性和抗干扰性。CPU采集到开关量后检测全部信道是否发生变位并加以记录。对发生变位信道进行带时限的监视，以有效滤除各类干扰信号，如继电器触点抖动、强电磁干扰等，经确认的开关量变化将按遥信或遥脉性质分别加以处理，滤波时限将根据继电器型号等现场具体整定。遥信信道的变化情况将通过遥信变位和遥信事件两种形式记录和上传，遥脉将由CPU累计脉冲的个数，上传脉冲电度。FBZ-B306A装置共有6路遥信输入信道，2路遥脉输入信道。
　（3）遥控
　　FBZ-B306A变压器后备保护测控单元可直接操作变电站一次设备——断路器。CPU下达的控制操作经过逻辑电路、控制操作回路得以执行。一次完整的控制操作流程如下: CPU收到下发遥控命令进行相应的合闸或跳闸操作，CPU对操作的过程进行校验，并将结果上发返校; 若动作正确，下发执行命令，启动出口回路，出错则下发撤消命令。返校、执行采用两级电压闭锁，以提高装置的可靠性。
　　FBZ-B306A变压器后备保护测控装置单元在设计上采取了多种抗干扰措施，逻辑电路和操作回路具有片级自检能力，当控制中发出错误时可迅速检测出错环节，通过报文上传或面板显示等途径提示操作者，大大简化了维护工作，缩短了故障排除时间。装置还可另外提供手动操作机构，可作为遥控操作的备用装置。
　　保护
　　三相电压Ua、Ub、Uc，三相（两相）电流Ipa、Ipb、Ipc，作为装置的保护模拟输入量。作为变压器的单侧后备保护，采用的保护有三段过流保护、过负荷告警、非电量（重瓦斯、轻瓦斯、油温高等）保护、PT断线告警。
2、FBZ-B302电容器测控装置
特点、监控原理
同FBZ-B306A。
保护
三相电压Ua、Ub、Uc，三相（两相）电流Ipa、Ipb、Ipc零序电流I0或零序电压U0作为装置的保护模拟输入量。U0用于采用零序电压保护或不平衡电压保护的电容器单元的零序电压或不平衡电压的采集; I0用于采用零序电流或不平衡电流保护的电容器单元的零序电流或不平衡电流采集。采用本装置的电容保护有：三段过流保护、过电压保护、欠电压保护、零序电压/不平衡电压保护、零序电流/不平衡电流保护、PT断线告警。
3、FBZ-B301线路保护测控装置
特点、监控原理
同FBZ-B306A
保护
三相电压Ua、Ub、Uc，三相（两相）电流Ipa、Ipb、Ipc，线路抽取电压UTQ，零序电流3I0作为装置的保护模拟输入量。UTQ是当重合闸采用检无压或检同期时的线路抽取电压，当重合闸采用非同期方式时，UTQ可不接; 3U0、3I0用于小电流接地迁线及告警。本装置提供的保护有: 三段过流保护、三相一次重合闸后加速保护、低频减载、过负荷保护、小电流接地选线、PT断线告警。